合肥研究院痕量氣體光聲檢測(cè)研究獲進(jìn)展
近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員方勇華團(tuán)隊(duì)在痕量氣體光聲檢測(cè)研究方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究成果發(fā)表在Optics Express上，并被選為Editor’s Pick文章。 *z{ .9z`
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光聲光譜是一種間接吸收光譜技術(shù)，通過(guò)檢測(cè)氣體吸收光能產(chǎn)生的光聲信號(hào)來(lái)反演氣體濃度，具有靈敏度高、選擇性好、零背景檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療診斷、燃燒分析、電力檢測(cè)等領(lǐng)域。然而，光聲檢測(cè)性能易受到各類(lèi)噪聲的影響，例如，氣體流動(dòng)噪聲和電子學(xué)噪聲等非相干噪聲，以及光聲池壁吸收光能產(chǎn)生的相干噪聲等。此前，業(yè)內(nèi)鮮有關(guān)于同時(shí)抑制相干與非相干噪聲、增強(qiáng)光聲信號(hào)方面的報(bào)道�！ � _H (:$=$Q
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該團(tuán)隊(duì)基于光聲檢測(cè)原理，研制了新型的差分式亥姆霍茲光聲池，其特殊結(jié)構(gòu)使光束能夠在鍍金內(nèi)壁上多次反射，以激發(fā)出更強(qiáng)的光聲信號(hào)。同時(shí)，研究采用波長(zhǎng)調(diào)制與二次諧波技術(shù)抑制了光聲池壁因吸收光能產(chǎn)生的相干噪聲。此外，該光聲池的差分特性，使非相干噪聲得到抑制。該光聲池經(jīng)過(guò)詳細(xì)的仿真優(yōu)化，在獲得高檢測(cè)性能參數(shù)的同時(shí)，進(jìn)一步提高了待測(cè)氣體的置換速度。在甲烷氣體檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，該光聲傳感器表現(xiàn)出良好的線性度和靈敏度。當(dāng)激發(fā)光源為較低功率（6 mW）的近紅外（1653 nm）分布式反饋激光器時(shí)，在1 s的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了甲烷氣體177 ppb的最低檢測(cè)限，對(duì)應(yīng)的歸一化噪聲等效吸收系數(shù)為4.1×10-10 cm-1WHZ-1/2（此前報(bào)道的歸一化噪聲等效吸收系數(shù)通常為10-8至10-10量級(jí)）。 ,svj(HP$
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新型差分式亥姆霍茲光聲池的（a）聲壓仿真和（b）多次反射示意圖 nYv`{0S+m
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待測(cè)氣體置換速率仿真，（a）連接管位置優(yōu)化前（b）連接管位置優(yōu)化后 1D p Rm(
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（a）光聲檢測(cè)裝置原理圖和（b）光聲池機(jī)械結(jié)構(gòu)圖 9 j 6
論文鏈接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-16-28984&id=481186
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